Nízkonapěťové {0}univerzální{1} frekvenční měniče mají výstupní napětí 380–650 V, výstupní výkon 0,75–400 kW a provozní frekvenci 0–400 Hz.
Všechny jejich hlavní obvody používají AC-DC-obvody AC. Jejich kontrolní metody prošly následujícími čtyřmi generacemi:
Metoda řízení sinusové pulzní šířkové modulace (SPWM).
Mezi jeho vlastnosti patří jednoduchá struktura řídicího obvodu, nižší cena a dobré mechanické vlastnosti, splňující požadavky na plynulou regulaci otáček u obecných pohonů. Byl široce používán v různých průmyslových oblastech. Při nízkých frekvencích je však v důsledku nízkého výstupního napětí točivý moment výrazně ovlivněn úbytkem napětí odporu statoru, čímž se snižuje maximální výstupní moment. Navíc jeho mechanické vlastnosti nejsou tak robustní jako u stejnosměrného motoru a jeho schopnost dynamického točivého momentu a výkon statického řízení rychlosti nejsou zcela uspokojivé. Výkon systému není vysoký, regulační křivka se mění se změnami zátěže, momentová odezva je pomalá a využití momentu motoru je nízké. Při nízkých otáčkách se výkon zhoršuje vlivem odporu statoru a efektů mrtvé zóny měniče a zhoršuje se stabilita. Proto výzkumníci vyvinuli vektorovou regulaci rychlosti s proměnnou frekvencí.
Metoda řízení pulsní šířkové modulace napěťového prostorového vektoru (SVPWM).
Tato metoda je založena na celkovém generačním efektu tří{0}}fázového průběhu, jehož cílem je přiblížit se ideální kruhové trajektorii rotujícího magnetického pole ve vzduchové mezeře motoru. Generuje třífázově modulovaný průběh v jednom kroku pomocí vepsaného mnohoúhelníku k aproximaci kruhu. Po praktickém použití byl vylepšen zavedením frekvenční kompenzace pro eliminaci chyb regulace otáček; odhad amplitudy magnetického toku prostřednictvím zpětné vazby pro eliminaci vlivu odporu statoru při nízkých rychlostech; a uzavření výstupních napěťových a proudových smyček pro zlepšení dynamické přesnosti a stability. Řídicí obvod má však mnoho komponent a není zavedena regulace točivého momentu, takže výkon systému nebyl nijak zásadně zlepšen.
Metoda vektorového řízení (VC).
Vektorová regulace rychlosti s proměnnou frekvencí zahrnuje transformaci statorových proudů Ia, Ib a Ic asynchronního motoru v tří{0}}fázovém souřadnicovém systému na ekvivalentní střídavé proudy Ia1 a Ib1 ve dvou-fázovém stacionárním souřadnicovém systému prostřednictvím tří-fázové na dvou{5}}fázovou transformaci. Tyto jsou pak rotační transformací orientovanou magnetickým polem rotoru transformovány na ekvivalentní stejnosměrné proudy Im1 a It1 v synchronně rotujícím souřadnicovém systému (Im1 je ekvivalentní budícímu proudu stejnosměrného motoru; It1 je ekvivalentní proudu kotvy úměrnému točivému momentu). Způsob řízení stejnosměrného motoru je pak napodoben pro získání řídicích veličin stejnosměrného motoru. Prostřednictvím odpovídajících inverzních transformací souřadnic je dosaženo řízení asynchronního motoru. V podstatě se rovná přeměně střídavého motoru na stejnosměrný motor a nezávislému řízení složek rychlosti a magnetického pole. Řízením vazby rotorového toku a následným rozkladem statorového proudu za účelem získání složek točivého momentu a magnetického pole je dosaženo ortogonálního nebo odděleného řízení prostřednictvím transformace souřadnic. Zavedení metody vektorového řízení bylo průlomové. V praktických aplikacích však kvůli obtížnosti přesného pozorování vazby rotorového toku jsou charakteristiky systému značně ovlivněny parametry motoru a transformace vektorové rotace použitá v ekvivalentním procesu řízení stejnosměrného motoru je složitá, takže je v praxi obtížné dosáhnout ideálních analytických výsledků.
Metoda přímého řízení točivého momentu (DTC).
V roce 1985 profesor DePenbrock z Ruhr University v Německu poprvé navrhl technologii přímého řízení točivého momentu s proměnnou frekvencí. Tato technologie do značné míry vyřešila nedostatky výše uvedené metody vektorového řízení a rychle se vyvíjela díky nové koncepci řízení, jednoduché a jasné struktuře systému a vynikajícímu dynamickému a statickému výkonu. Tato technologie byla úspěšně použita u střídavých pohonů s vysokým výkonem- pro trakci elektrických lokomotiv. Přímé řízení točivého momentu přímo analyzuje matematický model střídavého motoru v systému souřadnic statoru a řídí tok motoru a točivý moment. Nevyžaduje transformaci střídavého motoru na ekvivalentní stejnosměrný motor, čímž eliminuje mnoho složitých výpočtů při transformaci vektorové rotace; nepotřebuje napodobovat ovládání stejnosměrného motoru, ani nemusí zjednodušovat matematický model střídavého motoru pro odpojení.
Metoda řízení maticového převodníku
Proměnná frekvence VVVF, proměnná frekvence vektorového řízení a proměnná frekvence přímého řízení točivého momentu jsou všechny typy konverze frekvence AC-DC-AC. Mezi jejich společné nevýhody patří nízký vstupní účiník, velké harmonické proudy, potřeba velkých akumulačních kondenzátorů ve stejnosměrném obvodu a nemožnost dodávat regenerativní energii zpět do elektrické sítě, což znamená, že nemohou fungovat ve čtyřech kvadrantech. Proto se objevily maticové převodníky. Protože maticové měniče eliminují mezičlánek stejnosměrného proudu, eliminují potřebu velkých a drahých elektrolytických kondenzátorů. Mohou dosáhnout účiníku 1, sinusového vstupního proudu a čtyř{7}}kvadrantového provozu, což vede k vysoké hustotě výkonu. Ačkoli tato technologie ještě není vyspělá, stále přitahuje mnoho vědců pro-hloubkový výzkum. Jeho podstatou není nepřímé řízení proudu, magnetického toku apod., ale spíše přímé řízení točivého momentu. Konkrétní metody jsou:
Řízení magnetického toku statoru zavedením pozorovatele magnetického toku statoru pro dosažení bezsenzorové metody řízení.
Automatická identifikace (ID) spoléhá na přesný matematický model motoru, který automaticky identifikuje parametry motoru.
Výpočet skutečných hodnot impedance statoru, vzájemné indukčnosti, faktorů magnetické saturace, setrvačnosti atd. za účelem výpočtu skutečného točivého momentu, magnetického toku statoru a rychlosti rotoru pro řízení v reálném-čase.
Implementace pásma-Řízení pásma: Generování signálů PWM na základě pásma-Řízení pásma magnetického toku a točivého momentu pro řízení stavu spínání měniče.
Maticové měniče mají rychlou odezvu točivého momentu (<2ms), high speed accuracy (±2%, without PG feedback), and high torque accuracy (<+3%); they also have high starting torque and high torque accuracy, especially at low speeds (including zero speed), where they can output 150% to 200% torque.